高速铁路绿植防护中智能微渗保润维养技术研究

2021-04-04刘士波

建材发展导向 2021年5期

刘士波

（中铁三局集团有限公司，山西太原 030000）

1 概述

1.1 工程概况

银西铁路站前9标项目起讫里程为DK512+207.9～DK564+500.22，长51.768公里。其中路基长27.9公里，占标段总长的53.8%；桥梁共13座，长23.9公里，占标段总长46.2%；沿线设白土岗越行站一座。施工期共计48个月。

工程主体位于毛乌素沙漠西南边缘，受风沙侵害严重，区域气候干旱，长期干燥少雨，不利于栽植植物生长，地表水资源呈盐碱化，且人工浇灌方式不均匀，浇灌面积大，蒸发快，铁路绿化栽植植物成活率较低。

根据风沙侵蚀程度，沿线设计分为一般风沙侵蚀区段和严重风沙侵蚀区段，其中严重风沙路基侵蚀区段共计9段，剩余为一般风沙侵蚀区段。

本文主要是以现场实操和研究推进为主，利用对沿线不同区段进行分类研究与实施，采取不同的应对措施，克服荒漠化，力求对风沙侵蚀进行有效治理。

1.2 施工目的和意义

目的：本项目以银西高铁为依托，力求克服修建中路堤填筑、路堑开挖、桥梁架设、车站建设等施工中不可避免的对场地范围内原有植被造成破坏，使荒漠化加剧，影响铁路运营安全。为提高成活率、运营期免维护或少维护，区间绿化是建设区域生态修复且防止荒漠化继续扩展的有效途径［1］。本论文结合银西高铁工程特点与植被恢复条件，研发高效节能与智能维养技术，目的主要为确保成活率，有效抵制风沙影响，为高速铁路运营安全保驾护航。

意义：通过研究与实施，力求为西北地区高速铁路沿线绿化建设、有效防御风沙影响铁路运营安全提供建议和参考。

1.3 施工目标

1）通过收集植被建植和荒漠化防治技术相关数据，指导本标段各分段风沙路基防护施工，为后续大面积施做积累经验并指导现场施工，并达到技术质量标准。

2）通过该滴灌系统试验段施工，摸索并总结出一套适用于本工程或者相同相类似区域植物养护的配水方式，提高风沙严重侵蚀路段绿化成活率。

1.4 施工各方职责

1）成立研究和现场实施组织机构，拟定具体实施方案；2）加强全过程施工管控，注重沿线环境和生态保护与恢复；3）全面评估，分级、分段区别管理；4）加强各方职责，严控智能滴灌维养过程工艺工法，有效推进、监控和实施。

2 实施方案

1）资料收集，收集国内外高速公路、高速铁路、生态农业、园林绿化等方面的维养技术资料，充分分析滴灌、喷灌等灌溉积水措施及方法，重点分析微润灌溉的现状，研究其优点与不足，为课题的研究工作提供基础资料。

2）现场调查研究，系统归类与总结所收集资料，对宁夏自治区内的公路、园林等绿化现场展开调查，实地掌握其灌溉与给水效果。

3）荒漠区高速铁路绿植的维养原则与标准研究，宁夏自治区位于我国西北东部，处于黄土高原、蒙古高原和青藏高原的交汇地带，西、北、东三面分别受腾格里、乌兰布、毛乌素沙漠或沙地包围，具典型的温带大陆性半干旱气候特征。区内生态类型多样，地形地貌复杂，缺水少雨，十年九旱、风大沙多、日照过足、蒸发强烈，在荒漠化带来的脆弱生态环境条件下，工程建设极易对植被产生破坏，二次修复相当困难。在荒漠区进行的线性高速铁路建设，为防止荒漠化的扩展，在设计和施工中进行了严格的保护措施，并对植被进行了修复。同时为减小局域荒漠化对高速铁路工程的不利影响，设计与施工中分别对防护栅栏内的路堤与路堑边坡，坡脚至栅栏间，路堑堑顶等进行了绿植防护，这些地方同样存在着土壤营养不足、干燥等不利于植物生长的因素，且在维养中距离水源较远，不利于浇灌［2］。

因此，本项研究内容以银西高铁为依托，通过对比分析与理论研究的方式，结合荒漠区高速铁路绿植维养基本特征，开展绿植维养原则及维养标准，为养护工作及养护措施提供依据。

4）荒漠区绿植维养中的肥水状态研究，绿植生长的决定性因素即为水、肥，在荒漠区修建高速铁路进行区间绿化时就已经考虑到了干旱状态，所以在物种选择中充分研究了抗旱与耐旱植物，并且在栽植中通过采用营养杯的方式充分考虑了杯内的含水与肥力状态。在这种状态下，能够充分保证绿植在移植初期的肥水需求量。

移植后的植物处于恢复期和稳定期时，根系穿透营养杯并向深层土体伸展，一般情况下处于生长稳定期，通过深层土体湿度和天然降水足以满足成活所需。若在密实度较大，生长条件差，或干旱少雨情况下，还需要人为补给肥水。

5）互通式积水窖及微渗保润系统研发与试验，根据高铁工程线性及路堤填料的高密实性与营养水分贫乏性特点，研发雨水收集利用与微渗保润智能控制系统，并通过现场调试、优化、完善等方式，形成具有实用性的专利技术。

宁夏区内干旱少雨，高速铁路纵向长度过大，沿线无灌溉用地下水，且距水源地的距离过大，无法满足铁路沿线植被修复与荒漠化防治中节能减排与效果体现。因此，本项目实施研究中将线路两侧的排水沟综合利用起来，在出水口设立积水窖。

该积水窖具有两重作用：第一、在有限的雨季收积雨水，供植被修复与绿植养护所用；第二、起到积水作用的同时，兼做储水的作用，即在旱季可通过人工运水的方式储水于积水窖，以保证植被正常养护用水［3］。

图1 高铁绿化维养中的互通式积水窖示意图

在设立积水窖的基础上，该项目将研发地下微渗保润智能控制系统，利用太阳能与风能提供电能，驱动土壤水分营养计、积水窖水位计、供水泵、微电脑等元器件的正常工作，实现植被修复与养护中所需营养与水分的智能检测与供给，达到节水降耗、自动控制、保证质量、建立绿色通道、彰显生态文明的目的。

图2 高铁绿化维养中的微渗保润智能控制系统

因此，本项研究内容将通过现场试验与监测的方法，充分掌握绿植生长量与所需用水量的动态关系，确定互通式积水窖结构形式，并在此基础上研发微渗保润供水系统，确定其结构组成、状态信号与远程控制形式等。在银西高铁DK513+710、DK541+300断面处拟选试验工点，进行实体安装，并进行运行试验以确定智能维养与微渗保润系统的运行参数。

6）高速铁路绿植智能微渗保润维养技术的实用效果及应用前景评估，在以上理论研究、系统研发、装置研制的、现场参数试验的基础上，对其实用效果进行总结分析，形成完善的适宜于高速铁路的智能微渗保润维养系统，并通过权威部门计量检验［4］。

3 达到的目标、问题解决和形成的成果

3.1 达到的目标

1）根据荒漠区高速铁路绿植维养基本特征，确定了荒漠区高速铁路绿植的维养原则与标准；2）形成了高速铁路荒漠区生态修复中高效节能与智能维养方法，研发智能维养系统与装置。

3.2 解决的问题

1）确定了荒漠区高速铁路绿植的维养原则与标准，为区间荒漠化防治与植被修复后期维养提供理论保障；2）根据银西高铁线性特征、植被修复成活与维养条件等，研发高效节能的雨水收集与微渗保润智能养护系统，为高速铁路区间绿化维养提供了措施保障；3）对研发的绿植智能微渗保润维养技术的实用效果及应用前景评估进行了实地评估，探索出了研究出高铁沿线绿化养护的新手段、新方法［5］。